底部填充(UF)解决了Bonding、分层剥离、热应力引起的裂缝等相关工艺问题,如今越来越重视通过晶圆级底部填充来提高互连的性能和可靠性。传统上,在回流焊和热压键合后,由毛细作用将环氧树脂胶材注入到连接到有源/无源中介层的晶圆或晶片中。毛细作用下的底部填充(capillary under fill CUF)相关潜在的可靠性问题是: (i) 难以去除存在于高尺度互连层之间的通量残留物; (ii) 通常CUF的热膨胀系数(CTE)值较高(40 ppm/℃至70 ppm/℃)会导致减薄堆叠的 晶片局部变形 ; (iii) 溶剂残留的存在会导致空隙和气泡的形成; (iv) 因为它是单颗的作业过程所以整体的产量相对更低些。
近些年来,倒装芯片封装被高度集成以实现多功能化和高功能化,以至于随着接合部件数量的增加和芯片与衬底之间间隙尺寸的缩小,接合间距变得越来越细。此外,为了获得更高的生产率,需要更简单的制造工艺。因此,一种应用于晶圆级封装的non-conductive film under fill(NCFUF)应运而生,它满足以下要求: (i) 具有与层间材料(通常为Si/SiO2/Glass/ interconnect metals)相当的CTE,因此不易变形; (ii) 相当好的润湿性,并且能够与互连金属零相互作用; (iii) 可在整个工艺的温度范围内使用,提高了减薄晶圆的机械强度; (iv) 在大规模的互连和层间间隙中的有效性较高。 两组工艺对比如图所示,将单片化的芯片结合到衬底上,然后通过毛细管流将液体底部填充物注入芯片和衬底之间的间隙。然而,对于上述趋势,助焊剂残留物的清洁和向较窄间隙的底部填充变得更加困难,以至于大芯片中出现更多的空隙和较长的底部填充时间。为了克服毛细管流动过程中的这些问题,提出了pre-applied process,即在该工艺中,将NCF贴合到芯片或衬底上,然后再统一切割wafer表面的Die和NCF,这样不仅对更简化了工艺步骤,而且对粘接过程中脆弱的精细部件适用性更为优异。
南京屹立芯创半导体科技有限公司针对于以上工艺开发了晶圆级真空贴压膜机,区别于传统使用滚轮压式的贴膜机, 1.采用创新型真空贴附干膜,上下腔体可独立加热,独家开发软垫式加热气囊压合,可避免 因预贴膜再真空压膜而产生气泡或是干膜填覆不佳的问题。 2.真空/压力/温度可独立设置,内部搭配自动切割系统,匹配多种干膜材料,还可扩充压膜腔体进行二次表面整平压合,无须另外加装整平系统,节省成本。 3.配备全自动及半自动两种机型,满足不同群体客户需求。
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